收藏本站
收藏 | 论文排版

生菜、烟草及紫花苜蓿钒胁迫响应特征研究

武振中  
【摘要】:钒(V)是一种重要的过渡金属元素,在现代工业中有着广泛应用。钒是人和动物的必需微量元素,但高浓度钒具有诱变性、致癌性。迄今为止,钒是否为高等植物生长所必需仍无定论,尽管普遍认为低浓度钒有益于植物生长,而高浓度钒对植物生长具有明显毒性效应。近年来,钒资源开采、利用强度加大,使得土壤中钒含量逐渐增多。土壤中日益增多的钒不仅影响植物生长,同时引发环境与健康问题的可能性进一步增大,因此,钒污染土壤修复问题亟待解决。植物修复钒污染土壤以其环保、经济和可持续等优点而备受关注。但目前植物对钒胁迫的响应机制研究不足,已发现的能高效修复钒污染土壤的(超)富集植物数目也较少。因此,探究植物的钒胁迫响应及钒积累、转移特征,对于进一步明确钒的毒性效应及开发钒污染土壤的植物修复技术具有重要意义。本文探究了钒对生菜、烟草、紫花苜蓿种子萌发及随后幼苗生长的影响,(水培、土培模式下)钒对三种植物生长的影响,生菜、烟草、紫花苜蓿钒积累、转移特征及紫花苜蓿幼苗对钒胁迫响应的转录组学和代谢组学特征,得到如下主要结论:(1)高浓度钒对种子萌发、种皮结构、元素含量及化学态均有影响。钒浓度为2.0~10.0 mg L~(–1)时生菜发芽率显著低于对照,但50.0 mg L~(–1)V处理时生菜发芽率较对照无显著降低。烟草和紫花苜蓿种子发芽率仅在50.0 mg L~(–1)V时显著降低。钒(除50.0 mg L~(–1)V外)对发芽后三种植物幼苗的存活率均无显著影响且各钒浓度处理下植物的存活率较高(>80%)。紫花苜蓿种皮颜色随钒浓度的增加而加深,同时50.0 mg L~(–1)V相较对照显著改变了紫花苜蓿种皮结构、元素(C、N、O)含量及其化学态。(2)水培条件下,整体上生菜、烟草、紫花苜蓿钒耐性大小为紫花苜蓿烟草生菜。0.1 mg L~(-1)V对三种植物生长无显著影响,植物各组织钒浓度均为根>茎>叶。三种植物钒转移系数(TF)均随营养液中钒浓度的增加先降低后有所升高。钒浓度≥0.5 mg L~(-1)时生菜生长显著受抑制。整体上,钒浓度≥2.0 mg L~(-1)时烟草生长显著受抑制,但烟草可通过激活其酶和非酶抗氧化物保护机制缓解钒诱导产生的氧化胁迫。另外,烟草钒转移能力较弱(TF1)。高浓度钒(≥4.0mg L~(-1))显著抑制了紫花苜蓿的生长,植物叶绿体色素含量及光合气体参数较对照显著降低,同时叶片细胞膜透性显著增大。三种植物地上部钒提取量均在4.0mg L~(–1)V时达最大。综合转录组学与代谢组学分析表明,0.1 mg L~(-1)V(B组)和0.5 mg L~(-1)V(C组)处理相较对照(A组)显著改变了紫花苜蓿叶片中一些重要的转录本和代谢物,且这种改变具有一定的剂量效应关系。代谢物棉子糖的显著增加是紫花苜蓿在钒胁迫下的一种调控响应机制。B_vs_A、C_vs_A、C_vs_B比较组中检测到显著上调和下调差异基因数目分别为21和23、27和33、24和43。0.1和0.5 mg L~(-1)V处理后,B_vs_A、C_vs_A、C_vs_B比较组叶片中显著上调和下调的代谢物数目分别为17和15、43和20、24和16。C_vs_A中存在3条显著富集的KEGG通路,即α-亚麻酸代谢、类黄酮合成和类苯基丙烷生物合成,并且一些差异表达基因(DEGs)和显著改变的代谢物参与其中。0.1 mg L~(-1)V处理时,紫花苜蓿叶片中仅发生单一代谢物或转录本的改变,而0.5 mg L~(-1)V处理后,紫花苜蓿通过对一些重要KEGG通路中的基因和代谢物协同调控以应对钒暴露。(3)土培条件下,外源钒添加量≥150 mg kg~(-1)时生菜、烟草、紫花苜蓿生长显著受抑制。外源钒添加量为900 mg kg~(-1)时,植物均于试验结束前全部死亡。三种植物转移根部钒至其地上部的能力(TF)均随外源钒浓度的增加先降低后有所升高。生菜和烟草钒富集能力(BF)均随外源钒浓度的增加而增加,紫花苜蓿钒富集能力(BF)随外源钒浓度的增加先增加后有所降低。种植生菜、烟草、紫花苜蓿后,根际土壤中变形菌门(proteobacteria)和放线菌门(actinobacteria)为最丰富的两种细菌群落。矿区污染土壤中钒主要以残渣态存在,因此三种植物体内的钒浓度相对较低。由于矿区污染土壤养分较匮乏,这在很大程度上抑制了三种植物的生长。与水培结果一致,土培条件下三种植物对外源钒的耐受能力大小同样为生菜烟草紫花苜蓿;在矿区污染土壤中,紫花苜蓿地上部组织钒浓度(叶、茎平均钒浓度分别为2.5和9.9 mg kg~(-1))高于烟草地上部组织钒浓度(叶、茎平均钒浓度分别为1.3和3.0 mg kg~(-1))和生菜地上部钒浓度(生菜叶片平均钒浓度为1.6 mg kg~(-1))。即紫花苜蓿不仅对钒胁迫的耐性最强,而且植物地上部钒浓度也最大,故其修复钒污染土壤的潜能最大,烟草具有一定的原位固定土壤钒污染物的潜能,生菜长势较弱,去除土壤中钒污染物的能力最差。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张亚玲;张攀;尹航;王洋;孙杰;吴清莹;付佳琦;崔国文;;紫花苜蓿9个盐响应相关基因 表达模式[J];草业科学;2018年05期
2 王子杰;朱玲;刘文涛;赵仪;刘大泉;孙盛楠;;添加硝态氮、铵态氮对紫花苜蓿苗期饲用品质的影响[J];草学;2021年06期
3 孙林;薛艳林;张福金;吴晓光;肖燕子;张欣昕;刘广华;刘思博;;刈割茬次与制粒对紫花苜蓿维生素和化学成分的影响[J];草业科学;2021年01期
4 黄一龙;庞天德;史静;韦锦益;姚娜;;2,4-表油菜素内酯对紫花苜蓿高温胁迫生理特性的影响[J];湖北农业科学;2021年03期
5 李倩;李长慧;孙启忠;王有良;;门源县越冬成功的3种紫花苜蓿抗寒性研究[J];草地学报;2021年03期
6 ;环县开展紫花苜蓿种质资源普查工作[J];甘肃畜牧兽医;2021年05期
7 汤晓洁;;紫花苜蓿青贮技术[J];河南农业;2021年22期
8 汪雪;刘晓静;赵雅姣;王静;;紫花苜蓿/燕麦间作对燕麦碳、氮代谢及其物质积累的影响研究[J];草地学报;2021年10期
9 李鑫鑫;王欣;何红中;;紫花苜蓿引种中国的若干历史问题论考[J];中国农史;2019年06期
10 宝红星;;紫花苜蓿生长特点及利用价值[J];中国畜禽种业;2020年04期
11 刚永和;张海博;萨仁花;李生彬;杜江;牛勇;;干旱地区紫花苜蓿覆膜精量穴播对生产性能的影响[J];黑龙江畜牧兽医;2020年17期
12 王同军;刘燕;苏剑;鲁勇;罗锐;姚明久;黄琳凯;张晓峰;;6010紫花苜蓿引种试验与推广示范[J];草学;2020年04期
13 陆姣云;熊军波;张鹤山;田宏;杨惠敏;刘洋;;水分胁迫对紫花苜蓿产量、品质和微量元素的影响[J];草业学报;2020年08期
14 赵力兴;王琳;李天琦;高凯;王红玲;柯建武;;科尔沁沙地二龄紫花苜蓿草地土壤养分及化学计量特征研究[J];草原与草坪;2020年05期
15 李美华;;紫花苜蓿栽培技术[J];中国畜禽种业;2018年12期
16 马宁;李亚娇;苏生;马培杰;韩永芬;孟军江;付薇;覃涛英;;氮磷钾配施对北林202紫花苜蓿产量和品质的影响[J];草原与草坪;2018年06期
17 孙小富;郝俊;赵丽丽;黄莉娟;任敏敏;;喀斯特地区不同施肥配比对紫花苜蓿单茬产量及形态构建的影响[J];草业科学;2019年01期
18 胡伟;张亚红;李鹏;王小菊;张鹏;何毅;康馨匀;;水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿生产性能及水氮利用效率的影响[J];草业学报;2019年02期
19 田春丽;李斌;刘芳;赵颖;刘世亮;介晓磊;胡华锋;;硒、锌元素配施对紫花苜蓿产量、植株体内硒锌积累和氨基酸含量的影响[J];草业学报;2019年03期
20 沈玉莲;;春季紫花苜蓿管理要点[J];饲料博览;2019年04期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 张亚玲;张攀;尹航;孙杰;吴清莹;付佳琦;崔国文;;紫花苜蓿9个耐盐相关基因表达模式分析[A];2017中国草学会年会论文集[C];2017年
2 李志华;沈益新;刘信宝;于静;王呼德呼;林仲安;;不同品种紫花苜蓿冬季再生草酚酸类化感物质含量的研究[A];中国草学会饲料生产委员会第15次饲草生产学术研讨会论文集[C];2009年
3 刘林贵;陈静;刘茂;;饲用、肥田农作物——紫花苜蓿栽培技术[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
4 刘瑞峰;张新全;刘金平;;紫花苜蓿在四川省亚热带湿润气候区的生产特点[A];第三届中国苜蓿发展大会论文集[C];2010年
5 沈益新;姜慧新;胡化柏;张艳娟;梅小燕;蔡庆生;;东南农区紫花苜蓿季节性栽培技术的研究[A];2012第二届中国草业大会论文集[C];2012年
6 李红;杨曌;黄新育;杨伟光;毛小涛;;龙牧808紫花苜蓿新品种选育报告[A];第五届中国苜蓿发展大会论文集[C];2013年
7 赵强;陈虹;赵海福;;航天紫花苜蓿中黄酮提取工艺及抑菌活性研究[A];第五届中国苜蓿发展大会论文集[C];2013年
8 许瑞轩;李东宁;杨东海;林建海;项敏;张英俊;;近红外光谱法田间快速估测新鲜紫花苜蓿品质[A];第五届中国苜蓿发展大会论文集[C];2013年
9 张英俊;王铁伟;;紫花苜蓿营养元素需求特点[A];第二届中国苜蓿发展大会论文集——S02苜蓿基础研究[C];2003年
10 刘昌良;玉永雄;王永康;胡源;胡艳;刘卢生;;渝苜1号紫花苜蓿的选育与推广应用[A];第三届(2013)中国兔业发展大会会刊[C];2013年
11 吕德杨;汪清;邵嘉红;黄绍兴;俞梅敏;范云六;;紫花苜蓿细胞转化的研究[A];中国细胞生物学学会第五次会议论文摘要汇编[C];1992年
12 庞海涛;;紫花苜蓿在我场农牧业生产中的应用及有关问题[A];首届中国苜蓿发展大会论文集[C];2001年
13 春亮;;紫花苜蓿生长模拟的相关研究与应用[A];中国草学会青年工作委员会学术研讨会论文集[C];2007年
14 成凤花;李彦忠;;不同水肥条件对紫花苜蓿株高的影响[A];2017中国草学会年会论文集[C];2017年
15 郭礼荣;苏州;黎晶耀;郭添福;胡艳;钟云平;;紫花苜蓿——苜蓿王在赣南的引种栽培与推广应用[A];2009中国草原发展论坛论文集[C];2009年
16 杜淑环;刘秀明;姚娜;李海燕;李校堃;;紫花苜蓿表达抗菌肽天蚕素B的研究[A];2011全国植物生物学研讨会论文集[C];2011年
17 陈谷;冯俊峰;陆永华;邰建辉;颜俤;;紫花苜蓿冬季常见冻害形式及预防措施[A];第五届中国苜蓿发展大会论文集[C];2013年
18 孙启忠;徐丽君;玉柱;闫志坚;;紫花苜蓿生理生化指标研究[A];2008中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2008年
19 吴春会;蒙洋;王云霄;夏克扎·吐尔逊;冯进华;李运起;;施肥对紫花苜蓿产量的影响[A];2017中国草学会年会论文集[C];2017年
20 师尚礼;王亚玲;;陇东野生紫花苜蓿植物学生物学特征特性研究[A];中国草学会牧草育种专业委员会2007年学术研讨会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 武振中;生菜、烟草及紫花苜蓿钒胁迫响应特征研究[D];兰州大学;2021年
2 张华亮;玉米/紫花苜蓿间作氮素高效吸收利用的根系—土壤互作机理[D];东北师范大学;2020年
3 齐晓;紫花苜蓿在转录组水平响应低温胁迫的差异表达基因研究[D];中国农业科学院;2017年
4 魏天娇;紫花苜蓿(Medicago sativa L.)品种耐盐碱性田间鉴定与抗逆生理机制的研究[D];中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所);2021年
5 龙瑞才;紫花苜蓿与蒺藜苜蓿盐胁迫应激调控蛋白和miRNA的鉴定分析[D];重庆大学;2013年
6 关潇;野生紫花苜蓿种质资源遗传多样性研究[D];北京林业大学;2009年
7 曹师;紫花苜蓿世界新病害异茎点霉根腐病的研究[D];兰州大学;2020年
8 齐丽彬;水蚀风蚀交错区土壤—紫花苜蓿系统中水热气运移的试验与模拟研究[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2009年
9 李跃;紫花苜蓿对干旱的响应:形态、生理以及miRNA组学研究[D];中国农业科学院;2017年
10 成启明;紫花苜蓿落叶及营养品质调控机理研究[D];内蒙古农业大学;2020年
11 王君;红蓝光下不同光强和光质配比对生菜光合能力影响机理[D];中国农业科学院;2016年
12 朱春燕;白藜芦醇合酶基因转化生菜的研究[D];南方医科大学;2008年
13 胡华锋;硒在土壤—苜蓿—饲料—蛋鸡系统中的迁移效应及其机理研究[D];华中农业大学;2011年
14 陈玲玲;敖汉苜蓿小花与种子响应硼胁迫的蛋白质组学与代谢组学分析[D];中国农业大学;2017年
15 张馨;基于光合模拟的水培生菜反馈环控技术基础[D];中国农业大学;2017年
16 陈春艳;甘肃红豆草原花青素合成途径的两个关键酶基因的克隆和功能分析[D];甘肃农业大学;2016年
17 李望丰;SsNHX1基因在紫花苜蓿中的表达及其耐盐性研究[D];东北师范大学;2010年
18 李志华;紫花苜蓿化感效应的研究[D];南京农业大学;2005年
19 杜红旗;调控紫花苜蓿秋眠性基因和蛋白的筛选与鉴定[D];河南农业大学;2017年
20 王琳琳;控制生菜硝酸盐的间作气雾培模式及其机理研究[D];吉林大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 李颖颖;紫花苜蓿对土壤中五氯硝基苯的积累和降解[D];南京农业大学;2012年
2 王玉强;不同形态氮素对紫花苜蓿-土壤反馈的影响[D];扬州大学;2020年
3 于楚楚;玉米/紫花苜蓿间作系统短期氮转移研究[D];东北师范大学;2017年
4 谢庆;灌溉方式对紫花苜蓿的影响[D];兰州大学;2017年
5 金后聪;紫花苜蓿盐诱导基因的筛选与克隆[D];内蒙古农业大学;2008年
6 徐畅;不同土壤条件下紫花苜蓿牧草产量构成因子的比较分析[D];东北师范大学;2017年
7 崔科飞;紫花苜蓿对硒的吸收积累特征及其解毒机理的研究[D];陕西理工大学;2017年
8 张帆;紫花苜蓿产量及早熟性状的遗传特性研究[D];中国农业科学院;2017年
9 张志华;雁门关区不同品种紫花苜蓿产量和营养价值比较分析[D];山西农业大学;2015年
10 江超;紫花苜蓿耐盐生理特性及转录组分析[D];山东农业大学;2014年
11 刘璐;玉米/紫花苜蓿间作体系根系构型与氮素吸收利用的研究[D];东北师范大学;2017年
12 潘佳;黄土高原区紫花苜蓿高效种植技术研究[D];兰州大学;2017年
13 张敏;干旱环境中转霸王抗逆基因紫花苜蓿在不同施肥水平下的生长性能及营养品质评价[D];兰州大学;2017年
14 全瑞兰;紫花苜蓿对淹水胁迫的生理响应研究[D];西南大学;2012年
15 杨雪梅;大荔不同土壤主要特性对紫花苜蓿生产适宜性的研究[D];西北农林科技大学;2017年
16 李振华;种植紫花苜蓿对武威灌漠土理化性质及土壤微生物的影响[D];兰州大学;2015年
17 郭昱;重金属镉、钒在土壤和紫花苜蓿中的积累特征和迁移行为的研究[D];新疆大学;2015年
18 张森浩;秋眠及非秋眠紫花苜蓿转录组测序及秋眠相关差异基因的筛选[D];河南农业大学;2013年
19 厉芳;转基因紫花苜蓿及其抗重金属、抗有机污染物研究[D];青岛科技大学;2014年
20 任蓉;毛乌素沙地紫花苜蓿调亏灌溉及其影响的研究[D];内蒙古农业大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 通讯员 武健;包尔盖农场5000亩麦后复种紫花苜蓿喜获丰收[N];巴彦淖尔日报(汉);2020年
2 本报记者 李文;风吹紫花开 召唤幸福来[N];陇东报;2019年
3 记者 卢新智;杨凌专家破译紫花苜蓿基因组[N];陕西日报;2020年
4 本报记者 焦宏;陈谷:进口紫花苜蓿,为什么容易死?[N];农民日报;2015年
5 通讯员 吕羡林;87团场紫花苜蓿卖出好价钱[N];博尔塔拉报;2008年
6 ;紫花苜蓿栽培与应用[N];中国畜牧兽医报;2005年
7 山西农民报记者 金建强;紫花苜蓿“怪胎”坑农[N];农民日报;2001年
8 吕羡林;紫花苜蓿价格在涨[N];兵团日报(汉);2008年
9 ;紫花苜蓿[N];河南科技报;2000年
10 新甘肃·甘肃日报通讯员 李文;风吹紫花开 召唤幸福来[N];甘肃日报;2019年
11 本报记者 张五四;阿旗紫花苜蓿:绿了草原肥了牛羊富了牧民[N];农民日报;2012年
12 本报记者 霍雪梅通讯员 戴燕山 旋若飞;山里人的“幸运草”[N];河北经济日报;2008年
13 ;紫花苜蓿栽培中氮肥的使用[N];中国畜牧兽医报;2007年
14 本报记者 整理 郭铭华;推广紫花苜蓿草种植新技术 打造我省草原生态经济新优势[N];黑龙江日报;2019年
15 记者 周者军 宋振峰 高平生;紫花苜蓿满山坡 千家槽头牛羊壮[N];甘肃日报;2004年
16 ;紫花苜蓿——金皇后[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2007年
17 记者 曾玉英 通讯员 贺亮 朱琳 实习生 周紫漪;我市积极开展紫花苜蓿发酵草粉试验[N];常德日报;2021年
18 本报记者 先朝阳 通讯员 李锦;“草业革命”让生活有奔头[N];甘肃日报;2018年
19 ;紫花苜蓿夏季管理技术[N];中国畜牧报;2004年
20 ;养猪优良牧草——紫花苜蓿[N];四川科技报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978